§ 6. Атмосферные осадки
При подъеме теплой воздушной массы вверх водяной пар в ней конденсируется, образует мельчайшие капельки и кристаллы, которые, сгущаясь, формируют облака. При определенных условиях эти капельки и кристаллы начинают укрупняться и достигают такой величины, что восходящие токи и сопротивление воздуха не могут удерживать их на высоте.
Они падают или осаждаются на земную поверхность. Вода в жидком или твердом состоянии, выпадающая из облаков или осаждающаяся из воздуха на поверхность земли, называется атмосферными осадками. Осадки различают по физическому состоянию - жидкие (морось, дождь) и твердые (снег, крупа, град) и по характеру выпадения - моросящие, обложные и ливневые.Морось - жидкие осадки, выпадающие преимущественно из слоистых облаков или густого тумана. Это очень мелкие капельки, диаметр которых определяется сотыми долями миллиметра, они как бы взвешены в воздухе. Более крупные из них и выпадают на землю в виде мороси или мелкого дождя. Количество осадков при мороси незначительно.
При низких температурах осадки, аналогичные мороси, называют мелкими снежинками или снежнымии зернами. Во время тумана может наблюдаться изморозь. Изморозь - это отложение льда на ветвях деревьев, проводах и т.д. при тумане и в результате сублимации водяного пара (переход водяного пара из газообразного в твердое состояние минуя жидкую фазу). Чаще всего изморозь образуется на наветренной стороне предметов, при слабом ветре и температурах -15?С и ниже.
Дождь - это жидкие осадки в виде капель диаметром 0,5 мм и более - преобладающая форма атмосферных осадков, которые выпадают преимущественно из слоисто-дождевых и кучево-дождевых облаков.
Твердые осадки так же, как и жидкие, довольно разнообразны. Наиболее часто выпадает снег. Снег - это твердые осадки в виде ледяных кристалликов различной формы, выпадающие из облаков. Он образуется при низких температурах.
Снег может выпадать как отдельными по форме снежинками, так и снежинками, склеенными в хлопья, которые образуются обычно при температурах, близких к 0?С, что способствует склеиванию снежинок. При этом сохраняется их кристаллическая основа. Один из вариантов снега - снежная крупа. Снежная крупа - твердые осадки, выпадающие из облаков в виде матово-белых снегоподобных ядер неправильной округлой формы размером от 1 до 15 мм. Характерно, что при ударе о твердые предметы ядра снежной крупы отскакивают, а не разламываются. Снежная крупа чаще всего выпадает из кучево-дождевых облаков при температуре 0?С. Различают снежную и ледяную крупу.Град - осадки, выпадающие в теплое время года из мощных, развитых по вертикали кучево-дождевых облаков в виде частичек плотного льда. Градины различны по форме и величине - от 5 мм до 15-20 см. Они формируются в теплую погоду при мощных восходящих токах. Зародившись высоко, ледяной кристалл в процессе падения увеличивается. Выпадение града иногда может дать на земной поверхности покров высотой до 20-30 см. Интенсивный град может уничтожить посевы, в отдельных случаях привести к гибели животных, нанести массу механических повреждений постройкам, транспорту и т.д.
Характер выпадения атмосферных осадков также существенно различается. Моросящие осадки - это осадки, выпадающие в виде мороси или ее твердых аналогов (снежные зерна, мелкий снег). Чаще всего они внутримассового происхождения. Обложные осадки - длительные, достаточно равномерной интенсивности осадки в виде дождя, снега или мороси, выпадающие одновременно на значительной площади. Выпадение обложных осадков непрерывно или с короткими перерывами продолжается несколько часов, иногда значительную часть суток или даже более суток. Выпадают они из слоисто-дождевых и высоко-слоистых облаков. Под ливнем понимают сильный дождь, интенсивность которого, т.е. количество осадков за 1 минуту, не ниже определенного предела. Эти пределы разные. Например, дождь идет 5 минут с интенсивностью 50 мм осадков в минуту, или 30 минут, а его интенсивность 23 мм/мин, или дождь идет 1 час с интенсивностью 0,20 мм/мин.
Все это ливень. Ливневые осадки - это осадки большой интенсивности, но малой продолжительности. Они выпадают из кучево-дождевых облаков как в жидком, так и в твердом виде (ливневой дождь, ливневой снег и т.д.). Они характеризуются быстрым нарастанием интенсивности в начале выпадения, резкими ее колебаниями и резкими прекращениями. Сопровождаются быстрыми изменениями облачности, усилениями ветра с порывами и шквалами, нередко грозовыми явлениями.Распределение осадков на поверхности земного шара происходит очень неравномерно и носит зональный характер. Их количество уменьшается от экватора к полюсам, что обусловлено главным образом температурой воздуха и циркуляцией атмосферы. Кроме того, большую роль в распределении осадков играют также рельеф и морские течения. Теплые и влажные массы воздуха, встречаясь с горами, поднимаются по их склонам, охлаждаются и дают обильные осадки в предгорных районах. Именно на наветренных склонах гор находятся наиболее влажные области Земли.
Экваториальная зона получает максимальное количество осадков - до 2000 мм в год. На склонах некоторых гор выпадает до 6000-7000 мм, а, например, на склонах вулкана Камерун (Африка) - 10000 мм. Большое количество осадков в экваториальной зоне обусловлено температурой и влажностью, а также господством восходящих токов воздуха, благоприятствующих образованию облаков. Между двадцатыми градусами северной и южной широт выпадает почти половина всех осадков Земли.
Между 20 и 40? широты обоих полушарий располагаются сухие тропические зоны. Для них характерны прежде всего нисходящие движения воздуха, которые не способствуют возникновению облачности. В этой зоне располагается большинство пустынь земного шара (Сахара, пустыни Аравии, Западной Австралии и др.). Особенно бедны осадками западные побережья материков, омываемые холодными течениями, где осадков выпадает ничтожное количество или не выпадает несколько лет подряд (Атакама, Намиб, Марокканская пустыня).
В умеренных широтах количество осадков увеличивается.
Здесь средняя годовая сумма осадков около 500 мм, но в зависимости от близости к морю и рельефа изменяется от 100 до 3000 мм. На некоторых прибрежных хребтах количество осадков достигает 5000 мм (Продольная долина Чили, Южная Америка). Значительное количество осадков в умеренных широтах северного полушария связано с западным переносом.В полярных областях количество осадков уменьшается. Это прежде всего обусловлено низкими температурами и нисходящими движениями воздуха. Среднее количество осадков 250-340 мм.
На всей Земле за год выпадает 520 тыс. км3 осадков. Из них над океанами - 79% и над сушей - 21%. Максимальное количество осадков выпадает на Гавайских островах (о. Гавайи, Тихий океан) - 11684 мм/год и в Черапунджи (Индия, предгорье Гималаев) - 11660 мм/год, что обусловлено крупными горными поднятиями на пути влажных воздушных потоков.
Для измерения количества осадков служат дождемер и осадкомер.
Дождемер - это металлическое ведро цилиндрической формы с площадью поперечного сечения 500 см2, высотой 40 см, которое устанавливается на деревянном столбе на высоте 2 м. В ведро сверху вставлена диафрагма, не задерживающая осадки и препятствующая их испарению. Ведро закрыто специальной конусообразной защитой (за-щита Нифера). Собранные за 12 часов осадки сливаются в измерительный стакан с делениями.
Осадкомер системы Третьякова устроен так же, как и дождемер, но с той разницей, что его защита состоит из 16 отдельных пластин, а площадь поперечного сечения ведра равна 200 см2.